专利名称：n的制作方法
技术领域：
本发明一种属于半导体技术领域，特别是指一种n+/p型GaAs太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)的制备方法。
背景技术：
在光电子技术领域，对AlGaAs合金材料以及AlGaAs/GaAs异质结构都已进行了深入的研究；在光伏电池领域，Al0.8Ga0.2As层作为GaAs电池的窗口层也已背普遍采用。其中Al0.8Ga0.2As的带隙约为2.1eV，大部分阳光可以透过，但由于带隙不够宽，还会吸收一部分高能光子，致使GaAs电池的电流损失达10％左右；此外，它的能带补偿主要发生在导带，为限制光生电子的反向扩散，因而只适合做p型窗口层，而且它易氧化。因此，寻找新型的、合适的窗口层材料，提高光生电子的收集率，一直是GaAs电池急需解决的一个难题。
ZnSe作为一种新型窗口层，具有许多不可比拟的优点。首先，ZnSe的带隙宽度为2.67eV，远大于GaAs窗口层材料(GaInP、AlGaAs、AlInP等)之带隙，从而大大降低了对高能光子的吸收。其次，ZnSe与GaAs的能带补偿可以发生在价带边。因此，ZnSe适合做n型GaAs的窗口层，在n+/p结构的GaAs太阳电池中，形成对光生空穴的反向扩散势垒，并有助于对光生电子的收集。这种结构较之p+/n结构的GaAs太阳电池，可以取得更高的转换效率和更好的抗辐照性能。再次，ZnSe的折射率为2.6-2.8，且高温下折射率变化小，具有减反射膜的作用，或可兼作符合减反射膜的高折射率层。但是，ZnSe的晶格常数为0.567nm，与GaAs和GaInP两者的晶格失配率为0.23％，在外延生长时会产生大量缺陷，形成有效复合中心，降低电池各方面的性能。为解决这个问题，采用5.6％的S取代Se的锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)材料，可以调整晶格常数，使之与GaAs和GaInP材料的晶格完全匹配。
针对锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)材料的系列优点，本发明一种n+/p型GaAs太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)的制备方法，并外延出具有这种新型窗口层材料的太阳电池外延片，再辅以聚光装置，该发明对于提高光生电子的收集率、抗辐照性能以及光电转换效率等均具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种n+/p型GaAs太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)的制备方法。这种具有新型窗口层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)材料的n+/p型GaAs太阳电池，较之p+/n结构的GaAs太阳电池可以取得更高的转换效率和更好的抗辐照性能。此外，采用锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)新型窗口层材料，不仅极大的降低了对高能光子的吸收、提高了光生电子的收集，克服了传统GaAs电池电流损失较大的缺点，可减小电流的损失约10％，而且锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)可兼作减反射膜的高折射率层，并与GaAs和GaInP材料之间晶格完全匹配。该发明为光伏发电系统提供一种高电流、高光电转换效率、强抗辐射性能的可行性技术。
本发明
具体实施例方式
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例详细说明一种n+/p型GaAs太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)的制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1以p型砷化镓或锗单晶片为衬底；以GaAs单晶片为衬底，其带隙与光谱匹配、吸收系数高、温度稳定性能好、抗辐照性能好，且不存在外延层与衬底界面反向畴的问题，工艺要求较为简单；但与单晶GaAs材料相比，Ge衬底的机械强度较高，重量较轻，抗辐照性能与GaAs相当，且价格约为单晶GaAs材料的30％，这对减薄了太阳电池厚度、减轻太阳电池的重量、降低电池材料、成本消耗、提高太阳电池组件的功率/重量比、提高电池的机械强度和可靠性、提高电池产量等方面均十分有力；步骤2利用金属有机化合物气相沉积法、分子束外延生长技术，生长n+/p型太阳电池外延片，外延至顶电池的发射区层；步骤3在发射区层上外延一层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)材料作为窗口层，其中温度控制在600-800℃之间，压力控制在300-300Pa之间；这种新型窗口层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)材料，不仅极大的降低了对高能光子的吸收、提高了光生电子的收集，克服了传统GaAs电池电流损失较大的缺点，减小了电流的损失约10％，而且锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)可兼作减反射膜的高折射率层，与SiO2构成复合双层减反射膜，可在宽谱域范围上实现理想的减反射效果；此外，ZnSe0.944S0.056材料与GaAs和GaInP材料之间晶格完全匹配，可避免因晶格不匹配而产生大量缺陷。
步骤4在窗口层上外延高掺杂的GaAs帽子层，完成电池外延片的制备；窗口层重掺杂为了减小串联电阻，提高器件的转化效率和输出功率；步骤5在外延片的上面蒸镀AuGeNi/Au正电极，在外延片底层高掺杂的的GaAs上面制作Ti/Au背电极，形成欧姆接触；
步骤6腐蚀帽子层、合金、蒸镀减反射膜、腐蚀台面、对电池组件进行封装，安装聚光装置、冷却装置及对日跟踪装置，完成电池的制作；其中聚光装置采用折射式菲涅尔透镜、聚光倍数为2-1000倍，在低于100聚光条件下，采用自然冷却方式，在大于100倍聚光条件下，采用风冷或水冷，聚光装置为一维或二维跟踪。
其中电池外延片的结构是以p型GaAs或Ge单晶片为衬底的单结或多结太阳电池，如n+/p型单结以砷化镓/砷化镓(GaAs/GaAs)、砷化镓/锗(GaAs/Ge)，或是双结镓铟磷/砷化镓/砷化镓(GaInP/GaAs/GaAs)、镓铟磷/砷化镓/锗(GaInP/GaAs/Ge)，或是三结镓铟磷/砷化镓/锗/锗(GaInP/GaAs/Ge/Ge)。
实现发明的最好方式1.实现发明的主要设备MOCVD、MBE设备；光学刻蚀设备；溅射系统；真空蒸发设备；器件封装设备。
实施例1(1)以砷化镓(GaAs)或锗(Ge)单晶片为衬底；(2)利用金属有机化合物气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)生长技术，生长n+/p型太阳电池外延片，外延至顶电池的发射区层；(3)在发射区层上外延一层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)材料作为窗口层，其中温度控制在600℃，压力控制在300Pa；氩气作为载气携Zn蒸汽和H2Se/H2S气体进入沉积室，载气的流量严格控制在0.5L/min。
(4)在窗口层上外延高掺杂的GaAs帽子层，完成电池外延片的制备；(5)在外延片的上面蒸镀AuGeNi/Au正电极，在外延片底层高掺杂的的GaAs上面制作Ti/Au背电极，形成欧姆接触；(6)腐蚀帽子层、合金、蒸镀减反射膜、腐蚀台面、对电池组件进行封装，安装聚光装置、冷却装置及对日跟踪装置，完成电池的制作；其中聚光装置采用折射式菲涅尔透镜、聚光倍数为2-1000倍，在低于100聚光条件下，采用自然冷却方式，在大于100倍聚光条件下，采用风冷或水冷，聚光装置为一维或二维跟踪。
实施例2本实施例2的步骤与实施例1的步骤完全相同，不同之处在于，步骤(3)在发射区层上外延一层锌硒硫(ZnSe0.944S0.056)材料作为窗口层，其中温度控制在800℃，压力控制在500Pa；氩气作为载气携Zn蒸汽和H2Se/H2S气体进入沉积室，载气的流量严格控制在2.5L/min。
权利要求
1.一种n+/p型砷化镓太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1以p型砷化镓或锗单晶片为衬底；步骤2利用金属有机化合物气相沉积法、分子束外延生长技术，生长n+/p型太阳电池外延片，外延至顶电池的发射区层；步骤3在发射区层上外延一层锌硒硫材料作为窗口层；步骤4在窗口层上外延高掺杂的砷化镓帽子层，完成电池外延片的制备；步骤5在外延片的上面蒸镀金锗镍/金正电极，在外延片底层高掺杂的砷化镓上面制作钛/金背电极；步骤6腐蚀帽子层、合金、蒸镀减反射膜、腐蚀台面、对电池组件进行封装，安装聚光装置、冷却装置及对日跟踪装置，完成电池的制作。
2.根据权利要求1所述的n+/p型砷化镓太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫的制备方法，其特征在于，其中p型单晶片衬底的材料为砷化镓或锗。
3.根据权利要求1所述的n+/p型砷化镓太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫的制备方法，其特征在于，其中电池外延片的结构是以p型砷化镓或锗单晶片为衬底的单结或多结太阳电池。
4.根据权利要求3所述的n+/p型砷化镓太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫的制备方法，其特征在于，其中单结或多结太阳电池是n+/p型单结砷化镓/砷化镓或砷化镓/锗或是n+/p型双结镓铟磷/砷化镓/砷化镓或镓铟磷/砷化镓/锗或是n+/p型三结镓铟磷/砷化镓/锗/锗。
5.根据权利要求1所述的n+/p型砷化镓太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫的制备方法，其特征在于，其中在发射区层上外延一层锌硒硫材料作为窗口层，其温度控制在600-800℃之间，压力控制在300-500Pa之间。
6.根据权利要求1所述的n+/p型砷化镓太阳电池表面高透射率窗口层锌硒硫的制备方法，其特征在于，其中窗口层为锌硒硫材料，它不仅极大的降低了对高能光子的吸收、提高了光生电子的收集，克服了传统砷化镓电池电流损失较大的缺点，可减小电流的损失约10％，而且锌硒硫可兼作减反射膜的高折射率层，并与砷化镓和镓铟磷材料之间晶格完全匹配。
全文摘要
一种n
文档编号H01L31/18GK1941427SQ20051010526
公开日2007年4月4日 申请日期2005年9月28日 优先权日2005年9月28日
发明者白一鸣, 陈诺夫, 梁平, 孙红, 胡颖, 王晓东 申请人:中国科学院半导体研究所